Новости мира

Клетки, за счёт которых сердце может восстанавливаться после повреждений, существуют. Их удалось найти ученым Техасского университета (США).

Heart or cardiac muscle with capillaries passing amongst the heart muscle fibers. Note the small varicose purkinje fiber adjacent to part of the capillary. Purkinje fibers are modified cardiac muscle fibers which originate from the atrioventricular node and spread into the two ventricles. They transmit the electrical impulse from the atrioventricular node to the ventricles enabling their almost simultaneous contraction. — Image by © Dennis Kunkel Microscopy, Inc./Visuals Unlimited/Corbis

Наша жизнь была бы намного проще, если бы наше сердце могло регенерировать. У многих рыб, амфибий и рептилий оставшиеся клетки сердца могут залечить любое повреждение. Однако у млекопитающих, увы, новые кардиомиоциты могут появляться только во время эмбрионального развития – сразу после рождения стволовые клетки, давшие начало сердцу, засыпают. Поэтому после инфаркта оно у нас не восстанавливается, а рубцуется: вместо мышечных клеток, которые могли бы сокращаться, повреждённый участок закрывается соединительной тканью. Считается, что такова оказалась эволюционная цена за более совершенное сердце.

Однако в 2011 году кардиолог Хешем Садек (Hesham Sadek) с коллегами из Техасского университета внезапно обнаружили, что у молодых мышей сердце способно быстро регенерировать. После хирургического удаления у однодневных мышат 15% мышцы желудочка в течение трёх недель утраченный объём ткани полностью восстанавливался, а через два месяца желудочек возвращался к «штатному» функционированию. Способность к восстановлению сердца держалась семь дней, у семидневных животных желудочек уже не регенерировал. Любопытней всего было то, что регенерация происходила не за счёт стволовых клеток, а за счёт обычных зрелых клеток сердечной мускулатуры, которые, видимо, вдруг вспоминали, как надо делиться.

Но когда эксперимент попытались повторить исследователи из Университета Южной Дании, они увидели лишь обычное рубцевание и никакого восстановления – статья с этими огорчительными результатами вышла в Stem Cell Reports весной прошлого года. Некоторые эксперты попробовали объяснить расхождение экспериментальных данных тем, что при регенерации могут иметь место два конкурирующих процесса, собственно регенерация и рубцевание, и даже малейшие различия в условиях эксперимента могут дать преимущество тому или другому.

И всё же, по-видимому, восстановление сердца «нестволовыми» клетками совсем не миф и не артефакт. В новой статье, опубликованной в Nature, те же Хешем Садек и сотрудники Юго-западного медицинского центра Университета Техаса утверждают, что они смогли найти именно те самые восстановительные клетки. Ими действительно оказались обычные кардиомиоциты, правда, с сохранившейся способностью к делению. Предварительные эксперименты говорили о том, что такие клетки должны были бы размножаться при гипоксии, то есть при недостаточном снабжении кислородом. В результате удалось найти небольшое число кардиомиоцитов, которые напоминали клетки новорождённых. Чтобы обнаружить их, пришлось создать генетически модифицированную мышь, у которой белок Hif-1alpha, необходимый клеткам при гипоксии, был соединён с белком-меткой, позволявшей увидеть клетку с активированным гипоксическим геном Hif-1alpha.

В среднем годовой прирост новых клеток в сердце составил 0,62%, что согласуется с более ранними оценками. Этого, разумеется, мало, но теперь, имея на руках сами восстановительные клетки, медики могут попытаться целенаправленно раскачать их, заставить делиться активнее. В последнее время, пишет nkj.ru, появилось несколько работ, в которых гены деления в сердечных клетках удавалось «вслепую» разбудить с помощью микрорегуляторных РНК и других эпигенетических механизмов. Хотелось бы надеяться, что теперь поиск и оптимизация таких методов пойдут быстрее – разумеется, после того, как такие же клетки смогут найти и в человеческом сердце.

Наногенератор, способный получать энергию от трения автомобильной покрышки об землю, разработали ученые из университета Висконсин-Мэдисон (США), под руководством ассистента-профессора Цудонга Ванга (Xudong Wang), совместно с коллегами из Китая.

Работа наногенератора основана на трибоэлектрическом эффекте, то есть на возникновении электрического заряда от трения друг об друга двух разных по составу и фактуре тел. К рабочей поверхности покрышки прикреплен электрод. Когда он, один раз за каждый оборот колеса, контактирует с землей, от трения между данным участком покрышки и землей возникает электрический заряд, который и улавливается наногенератором.

«Трение между колесом и землей «съедает» около 10% всего топлива, потребляемого автомобилем, — объяснил профессор Ванг. — Эта энергия уходит в никуда. Если мы сможем использовать эту энергию, это позволит нам существенно увеличить эффективность использования топлива».

От такого наногенератора уже можно запитать автомобильные фары, подчеркивается в статье, опубликованной в журнале Nano Energy. Представляя новинку публике, Ванг и его аспирант Янчао Мао (Yanchao Mao) установили свой наногенератор на игрушечную машинку, и дали от него ток на светодиодную лампочку. Когда машинка ехала, лампочка мигала.

Изменения, вызванные алкоголем в мозге и печени, может частично компенсировать суспензия древесного гриба трутовика лакированного Ganoderma lucidum, или Рейши. Это впервые показали исследования, проведенные учеными Института цитологии и генетики СО РАН, Международного томографического центра СО РАН и Института органической химии им. Н.Н. Ворожцова СО РАН.

Технологию производства суспензии Рейши разработал Сергей Пельтек (ИЦиГ СО РАН) и его коллеги. Гриб высушили и измельчили до размера частиц не более 150 мкм. Затем измельчённые грибы разводили в 1 мл деионизированной воды; концентрацию суспензии подбирали таким образом, чтобы экспериментальные животные получали 100 мг частиц гриба на килограмм веса.

Первые эксперименты учёные провели на крысах. Животных разделили на три группы. Одна группа с первого дня эксперимента ежедневно получала внутрижелудочно суспензию Рейши. Начиная с шестого дня в тёмное (активное для крыс) время суток воду в их поилках заменяли на 15%-й раствор этанола. В течение восьми светлых часов животные могли пить воду. Во второй группе крысам также давали спиртовой раствор, но вместо суспензии Рейши вводили воду, а в контрольной группе животные получали воду и вместо Рейши, и вместо спирта. На 27-й день у крыс прижизненно исследовали методом спектроскопии ядерно-магнитного резонанса показатели метаболизма в головном мозге и печени. Затем проводили гистологические, биохимические и спектроскопические исследования образцов крови, печени и мозга животных.

Здоровью вредит не только запойное пьянство, но и хроническое употребление малых доз алкоголя. Крысы в эксперименте пили понемногу, но регулярно: суточное потребление алкоголя составляло 4–5 граммов. Правда, продолжалось это недолго, три недели, поэтому состояние животных не ухудшилось. Масса тела осталась прежней, на состав крови употребление такого количества алкоголя не повлияло.

Патологических изменений в печени исследователи тоже не обнаружили. Однако алкоголь стимулировал деление клеток печени – это показатель того, что орган испытывает повышенную функциональную нагрузку, активно очищает организм от токсинов и, чтобы с этой нагрузкой справляться, начинает увеличиваться. Стимулом к активации деления служит изменение энергетического баланса клеток. Неудивительно, что чем активнее делились гепатоциты, тем меньше был уровень АТФ в печени – показатель энергетического метаболизма. Кроме того, под влиянием алкоголя в печени снизилась концентрация некоторых незаменимых аминокислот и холина, то есть веществ, которые используются при создании новых клеток. Зато возросло содержание триметиламиноксида, избыток которого часто встречается при регулярном приёме алкоголя, и который способствует образованию атеросклеротических бляшек.

Приём экстракта Рейши частично восстановил возникшие метаболические отклонения, в частности, нормализовал концентрацию ТМАО, аминокислот глицина и валина, улучшил энергетический метаболизм печени, а деление гепатоцитов замедлилось.

Небольшие дозы алкоголя успели подействовать и на мозг крыс – его энергетический метаболизм несколько ослаб, а соотношение между возбуждающими и тормозящими нейромедиаторами сдвинулось в сторону торможения. Экстракт Рейши, пишет strf.ru, смягчил и эти нарушения.

К этому можно лишь добавить, что лучше вовсе не пить. Тогда и лечиться от бодуна не придется.

Обнаружив нечто потенциально опасное, мы решаем, бежать или защищаться. Но как мозг анализирует ситуацию? Исследования китайских ученых показали, что не все тут так просто, как представлялось ранее.

Известно, что в мозге у животных и у человека есть особая структура – миндалевидное тело, или амигдала, которую часто называют «центром страха». Название не совсем верное: амигдала активно участвует в формировании любых эмоций, отрицательных и положительных. В момент опасности важно как можно быстрее сориентироваться в обстановке, поэтому логично было бы предположить, что зрительный сигнал идёт в эмоциональный центр «экспрессом». Однако это не совсем так.

«Перевалочным пунктом» между глазами и миндалевидным телом служит так называемое верхнее двухолмие, одна из основных структур среднего мозга. В целом функция двухолмия заключается в управлении непосредственными реакциями; именно двухолмие помогает нам следить глазами за тем, что нас заинтересовало, благодаря ему голова как бы автоматически поворачивается за тем или иным объектом, а рука как бы автоматически тянется, чтобы что-нибудь схватить. Сигналы сюда приходят как от сетчатки, так и от коры.

Пэн Цао (Peng Cao) и его коллегам из Академии наук Китая удалось найти конкретные нейроны (составляющие, само собой разумеется, проводящую цепочку), отвечающие за зрительный страх. Ими оказались некоторые клетки двухолмия, синтезировавшие белок парвальбумин. Он способен связывать ионы кальция, и, возможно, это как-то влияет на работу нейронов: в мозге есть ещё несколько групп клеток с парвальбумином, характерная черта которых – высокая скорость реакции.

Если у мышей искусственно стимулировали парвальбуминовые нейроны двухолмия, то животные безо всякой видимой причины пугались и застывали на месте, то есть демонстрировали обычную реакцию испуга грызунов. Но действительно ли такие клетки реагируют на зрительные стимулы? Мышей попытались напугать, показав им виртуальный мяч, который на них катился – и у животных в ответ заработали именно парвальбуминовые нейроны. Они соединялись с другой структурой – находящимися рядом с двухолмием парабигемиальными ядрами, которые, в свою очередь, имели выход на миндалевидное тело.

Конечно, и миндалевидное тело, и ядра, и двухолмие работают вместе, и эмоциональная реакция формируется вместе с непосредственным ответом на угрозу – замереть, затаиться на месте. Учитывая, сколь много информации поступает через глаза, пожалуй, нет ничего удивительного в том, что для «зрительного страха» – точнее, для зрительных стимулов, несущих сведения о потенциальной угрозе – в мозге отведён специальный выделенный канал. Любопытно другое – что сигнал, говорящий об опасности, добирается до эмоционального центра по такой сложной траектории. Объяснить это можно так: перепрыгивая из одного нервного центра в другой, из двухолмия в парабигемиальные ядра, а оттуда – в амигдалу, сигнал снова и снова анализируется, чтобы, в конце концов, стало окончательно ясно, стоит ли бояться того, что появилось.

Не исключено, пишет nkj.ru, ссылаясь на публикацию в Science, что обнаруженный учеными нейронный «страхопровод» может играть большую роль в формировании психоневрологических расстройств, характеризующихся постоянной тревогой, неврозами. Так что, действуя на них, можно избавить человека от психологических неприятностей.

Уникальную систему пожаротушения, в основе которой — мгновенно твердеющий состав из неорганических композитов, создали российские ученые из национального исследовательского Университета информационных технологий, механики и оптики (ИТМО) в сотрудничестве с НПО «Современные пожарные технологии» (СОПОТ). Как заявляют разработчики, по своей экологичности и эффективности она превосходит аналоги.

Обычные пены на жидкой органической основе, которыми заправляются стандартные огнетушители, при высоких температурах ( 200–300 ºC) начинаются плавиться, превращаясь в жидкость. Она быстро испаряется, что может привести к возникновению повторного возгорания. Разработка российских химиков и инженеров представляет собой неорганических состав, состоящий из двух компонентов, которые при взаимодействии с воздухом быстро превращаются в керамическую пену. По сравнению с обычной, такая пена способна выдержать до 1000 ºC. Более того, разработчики рассказывают, что чем выше становится температура — тем сильнее термостойкий эффект проявляется у состава.

По словам главного научного сотрудника ИТМО Александра Виноградова, пена мгновенно пристает практически к любым материалам под любым наклоном, что значительно ускоряет работу пожарных. Эксперименты показали, что коэффициент эффективности быстро твердеющей пены до 50% выше, чем у существующих аналогов. Кроме того, свойство мгновенно затвердевать делает ее применение практически универсальным и эффективным при любых случаях возгорания. Например, при тушении лесного пожара при помощи нового средства можно быстро создать заградительную огнеупорную полосу. Зачастую во время работы это позволяет сэкономить драгоценное время. У пожарных служб в этом случае будет гораздо больше времени, чтобы прибыть на место.

Значительным преимуществом новинки, подчеркивает scientificrussia.ru,  является также ее абсолютная экологичность. Со временем пена разлагается естественным образом, не образуя вредных для окружающей среды веществ.

Робота, который может аккуратно возводить стены из кирпича, построили австралийские инженеры из Fastbrick Robotics. Роботизированный манипулятор Hadrian, призванный значительно ускорить и удешевить строительство из кирпича, может заменить шестерых рабочих и строить 150 одноэтажных домов в год.

Hadrian имеет манипулятор длиной 28 метров, соединенный с гусеничным шасси. На шасси располагается  платформа с кирпичами и бетонным раствором, которые подаются к захватам на конце манипулятора. Робот использует трехмерную модель здания и укладывает кирпичи в нужные места, возводя заданную  конструкцию.

По словам автора идеи, Марка Пивака (Mark Pivac), робот может работать 24 часа в сутки и 365 дней в году, укладывая 1000 кирпичей в час. Он  сразу оставляет отверстия под вентиляционные каналы, электропроводку и сантехнику, а также разрезает кирпичи в случае необходимости. Поскольку в Австралии распространено одноэтажное строительство, разработчики не решали сложный вопрос роботизированной постройки многоэтажных домов.

Технология Hadrian — не просто демонстрационный проект, отмечает CNews.ru. В Австралии не хватает каменщиков, поэтому уже в ближайшее время робота начнут использовать в строительных проектах.

Пытаясь спастись от птиц, насекомые маскируются и под камешек, и листиком прикидываются, и веточкой. Но есть совсем «креативное»  решение: некоторые гусеницы окраской и формой  напоминают птичий помёт, и за счет этого выживают.

KONICA MINOLTA DIGITAL CAMERA

Например, личинки бабочки Apochima juglansiaria по цвету напоминают птичьи «отходы жизнедеятельности», а свернувшись, делаются и вовсе неотличимыми от них. Но это на наш глаз. А на птичий? Действительно ли птицы не трогают так неаппетитно выглядящих гусениц? Проверить это решили японские ученые ― Тоситака Судзуки (Toshitaka Suzuki) из Университета перспективных исследований в Канагаве и Рейка Сакураи (Reika Sakurai) из Университета Риккё. Они сделали несколько искусственных гусениц, которые по текстуре, запаху и прочим параметрам были похожи на настоящих. Некоторых раскрашивали в чёрно-белый «помётный» цвет, характерный для A. juglansiaria, других же делали зелёными. Всего таких «гусениц» было сделано более четырёх сотен, и всех их в разных позах разложили на двухстах деревьях, на которых часто видели скворцов и воробьёв.

За несколько часов эксперимента птицы атаковали 20% муляжей. Как пишут зоологи в своей статье в Animal Behavior, больше всего не везло зелёным «гусеницам», независимо от их позы: даже если расположение «тела» напоминало помёт, зелёную обманку всё равно клевали. Чёрно-белых атаковали заметно реже, и для них большое значение имела поза: если они лежали, изогнувшись, и тем самым делаясь ещё сильнее похожи на птичьи «отходы», то птицы трогали в три раза реже, чем прямые, гусеницеобразные чёрно-белые муляжи. То есть здесь в качестве маскировки работают два признака ― и окраска, и расположение тела.

Ученые Ротамстедской опытной станции в Англии попытались вывести пшеницу, которая не нуждалась бы в защите ядовитых веществ. Образцы ГМО-пшеницы производили феромон EBf, который отпугивает тлей. Как пояснил Хау Джонс (Huw Jones), один из участников проекта, они надеялись поспособствовать таким образом уменьшению использования инсектицидов в сельском хозяйстве. Но, увы!

Когда в лаборатории пшенице был добавлен дополнительный ген, она прекрасно производила нужный феромон, запах которого ассоциируется у тли с опасностью — но на опытном поле на тлю этот запах почему-то совершенно не действовал. Ученые признали поражение, подчеркнув, что исследование продолжается.

Ситуация осложняется тем, пишет журнал Scientific Reports, что полевые испытания потребовали огромных затрат. По сообщению Би-би-си, весь проект стоил 732 тысячи фунтов, а еще 444 тысячи было потрачено на его защиту от противников ГМО. Газета The Independent приводит еще более внушительные цифры: по их сведениям, проект стоил около 3 миллионов фунтов, из которых два пошли на его защиту.

Поле, на котором проводился эксперимент, было защищено высокими ограждениями и круглосуточно патрулировалось, так как многочисленные организации, борющиеся против ГМО, пытались помешать проведению исследования.

Экологические активисты уже заявили, что неудача ученых лишний раз подчеркивает бессмысленность попыток внедрения ГМО, и осудили правительство, выделяющее на эти исследования такие большие деньги. В то же время, многие ученые продолжают считать, что генно-модифицированные продукты — это возможность победить голод во всем мире.

В работе, опубликованной недавно британским Journal of Natural History, отношения между свирепыми антарктическими хищниками – гигантским кальмаром и клыкачом – так и названы: «Чужой против Хищника». Ученым удалось подтвердить, что эти глубоководные хищники опасны друг для друга.

Гигантский кальмар Mesonychoteuthis hamiltoni – крупнейший из головоногих Земли, – был открыт менее ста лет назад, по фрагментам, обнаруженным в желудке загарпуненного китобоями кашалота. Целиком их удавалось выловить считанные разы, а наблюдать в естественных условиях – на глубине от 500 до 2000 м – пока не доводилось никому. А между тем этот кальмар является одним из распространенных хищников Южного океана. Вес его может достигать полтонны, а размеры мантии доходят до 2,5 м.

По хищнику и жертвы: считается, что гигантские кальмары антарктических морей охотятся на других головоногих и на местных рыб, включая антарктических клыкачей Dissostichus mawsoni – крупных окунеобразных, размеры которых могут достигать 2,5 м.

И гигантский кальмар, и антарктический клыкач относятся к хищникам, которые занимают одни из высших ступеней пищевой цепочки. Сильные взрослые особи могут попасться кашалотам, в желудках которых их останки и находят, хотя предполагается, что не достигший полной мощи – или просто ослабленный – кальмар или клыкач могут становиться жертвами друг друга. С другой стороны, кальмары недостаточно быстры, чтобы пытаться догнать и схватиться с достигающей более 100 кг рыбой: скорее всего, они предпочитают охоту «засадного» типа, хватая близкую жертву щупальцами, усеянными мощными крючками.

Из-за исключительных сложностей в изучении этих глубоководных великанов многое в их образе жизни остается невыясненным, поэтому каждая работа в этой теме привлекает массу внимания.

«Интерес, который мы получили в ответ, оказался большой неожиданностью, – сказал в беседе с strf.ru один из авторов нового исследования, старший научный сотрудник Атлантического НИИ рыбного хозяйства и океанографии Александр Ремесло. – Прямо сейчас по поводу этой статьи у меня скопились уже десятки обращений от специалистов из разных стран».

Несколько промысловых сезонов исследователи провели на борту южнокорейских судов, занимавшихся ловлей в южных антарктических морях, и проанализировали более 8 тыс. пойманных клыкачей. У 71-й рыбы ученые отметили раны, оставленные присосками и крючками щупалец гигантских кальмаров, а в желудках 57-ми – фрагменты самих моллюсков. По оценке исследователей, количество поврежденных кальмарами клыкачей в уловах варьировало в пределах от 0,15% до 2,27%.

Наибольшая частота нападений фиксировалась в море Дейвиса и море Содружества близ восточного побережья Антарктики, тогда как в расположенном намного западнее море Росса они случались намного реже. «При этом определить, на какой глубине происходили эти нападения, почти невозможно, – добавляет Александр Ремесло. – Скорее всего, кальмары атакуют оказавшуюся на крючке рыбу во время подъема ярусов в толще воды, поскольку выеденная часть плоти клыкачей, как правило, не превышает 1–3 кг».

Еще труднее сказать, откуда в желудках некоторых клыкачей обнаруживаются фрагменты щупалец кальмаров внушительных размеров – маловероятно, чтобы рыбы могли нападать на жертву в несколько раз крупнее их самих. Ученые предполагают, что клыкачи атакуют лишь сильно ослабленных кальмаров M. hamiltoni, поедая мясо умирающих и просто мертвых особей, не брезгуя и остатками пиршества более крупных хищников.

В масштабных исследованиях Сибирского арктического шельфа, возглавляемых сотрудником  Тихоокеанского океанического института ДВО РАН профессором Игорем Семилетовым, приняли участие 15 университетов мира из России, США, Швеции, Нидерландов, Англии и других стран. В рамках проекта выполнены три крупных экспедиции в Арктику, восточная часть которой, как показали исследования, выбрасывает в атмосферу столько же метана, сколько и весь остальной мировой океан.

В ходе экспедиции «SWERUS-C3» в Северный ледовитый океан на научном ледоколе «Оден» ученые оценили, насколько серьезным может быть влияние деградации подводной мерзлоты на климат и экологическую ситуацию на планете. По их мнению, результаты исследований свидетельствуют о высокой степени деградации («дырявости») подводной арктической мерзлоты.

«Мы пришли к заключению, что состояние мерзлоты Ивашкинской лагуны, которую мы исследовали, совершено не соответствуют классическими представлениям, — поясняет Игорь Семилетов. — Мы обнаружили такой слоенный пирог из талых и мерзлых пород, микроканьон, абсолютно не понятного пока генезиса, который залегает на глубинах моря порядка двух — трех метров. Хотя, исходя из климатического подхода, его там быть не должно, ведь там лед практически смерзается с осадком. Осенью мы обнаружили мощные выбросы метана из этого микроканьона, которых не оказалось зимой».

Всего за время экспедиции на «Одене» ученые обнаружили порядка 500 аномальных полей выбросов метана. Эти результаты подразумевают в перспективе пересмотр климатической теории. Предварительные заключения научной группы говорят о том, что деградация подводной мерзлоты — серьезный фактор, влияющий на климат Земли. Ведь если весь шельф Морей Восточной Арктики перейдет в состояние, в котором находятся аномальные районы, обнаруженные участниками экспедиции, то высвободятся колоссальные объемы парниковых газов, вызвав серьезные климатические последствия.

Ученые разработали четыре сценария развития событий. По самому жесткому, который они назвали «катастрофическим», примерно 3—5% предполагаемых запасов гидратов может выброситься в атмосферу в течение 10 лет (таково время жизни метана в атмосфере). Это может вызвать труднопредсказуемые климатические последствия: произойдет потепление более значимое, чем при удвоении двуокиси углерода в атмосфере. Если это случится, то, Киотский протокол покажется сценарием в розовом цвете.

«Но я хочу отметить, мы считаем этот худший сценарий маловероятным. Говорим лишь о том, что при определенных условиях это может произойти», – говорит Игорь Семилетов.

Используя данные учёных Томского политехнического университета, ученые из Роттердама прогнали этот «катастрофический» сценарий через свою экономическую модель и показали, что на борьбу с последствиями такого развития событий понадобится 70 трлн. долларов, сообщает strf.ru.

«Это — мировой бюджет всех экономик, — говорит Игорь Семилетов. — Для того чтобы скорректировать сценарий, требуется объединить усилия всех заинтересованных стран. Нужна крупная международная программа».